NOM et Prénom de l élève : COURS DE SCIENCES PHYSIQUES Classe de 2 nd GT ACTIVITÉS 1 ÉCHELLE DES LONGUEURS 2 PUISSANCE DE DIX 3 PROPAGATION DE LA LUMIÈRE 1
Activité 1 OBJECTIFS Situer la taille d un objet dans l univers Utiliser une unité pour mesurer des distances 1- L infiniment petit A l échelle microscopique, la matière est constituée d atomes. Dans la nature, les atomes sont le plus souvent regroupés en molécules. La structure de base de la matière vivante est la cellule. Atome Molécule Virus Cellule 2- A l échelle humaine Ce sont les dimensions qui nous entourent, elles s étalent de la taille d un cheveu à l étendue d un pays. Coccinelle Pomme Homme Tour Eiffel Région 3- L infiniment grand Au delà des dimensions de la Terre nous allons vers l infiniment grand (Système solaire, galaxie). Lune Terre Système solaire Galaxie 2
4- Dimensions ou distances dans l univers Préfixe Abréviation Puissance de dix Dimension Téra T 10 12 Téramètre Multiples Giga G 10 9 Gigamètre Méga M 10 6 Mégamètre Kilo K 10 3 Kilomètre 10 0 Mètre milli M 10-3 millimètre micro µ 10-6 micromètre Sous-multiple nano n 10-9 nanomètre pico p 10-12 picomètre femto f 10-15 femtomètre 5- Dimensions à l échelle humaine Unités kilomètre hectomètre décamètre mètre décimètre centimètre millimètre Préfixe km hm dam m dm cm mm 10 3 10 2 10 1 10 0 10-1 10-2 10-3 3
Activité 2 OBJECTIFS Ecrire un nombre en notation scientifique. Donner un ordre de grandeur d un nombre. 1- Rappels de calcul sur les puissances de 10 ; ; ; ; 2- La notation scientifique La notation scientifique d un nombre décimal est l écriture de ce nombre sous la forme :, le nombre a ne possédant qu un chiffre non nul avant la virgule (1 a 10) et le nombre n étant un entier. Exemple : Convertir les distances ci-dessous en mètres avec l écriture scientifique. Epaisseur d une vitre : 2 mm Hauteur de la Tour Eiffel : 320 m Epaisseur d un cheveu : 40 µm Rayon de la Terre : 6370 km Taille d un atome : 0,2 nm 4
3- L ordre de grandeur L ordre de grandeur d un nombre est la puissance de 10 la plus proche de ce nombre. L ordre de grandeur du nombre est : - si a est compris entre 1 et 4,999 ; - si a est compris entre 5 et 9,999 Exemple : Trouver les ordres de grandeurs exprimé en mètres de chacune des valeurs. Conversion en mètres en notation scientifique Ordre de grandeur illustration Longueur d une fourmi : 2,5 mm Altitude du mont Blanc : 4 807 m Distance Mercure- Soleil : 69,7 10 6 km Rayon de l atome de fer : 0,14 nm 5
4- Les chiffres significatifs Lorsqu'un nombre prend une signification réelle pour représenter une grandeur souvent dimensionnée (une longueur, un volume...), le nombre de chiffres employés pour le décrire est extrêmement important. On les nomme chiffres significatifs. (cs en abrégé). En physique il s agit toujours de grandeurs mesurées et toute mesure est effectuée avec une certaine précision. Cela dépend de l appareil de mesure. Si je mesure la largeur d une feuille A4 je trouverais 21,0 cm. Pourquoi préciser le zéro après la virgule? Car la valeur mesurée est égale à 21 cm et 0 mm. Ainsi 21 cm (2 chiffres significatifs) n a pas le même statut que 21,0 cm (3 chiffres significatifs). Comment utiliser cette propriété des calculs numériques dans une copie de physique? En prenant garde que le résultat d une multiplication ou d une division ne contienne pas plus de chiffres significatifs que la donnée qui en a le moins. Exemple : On veut effectuer le calcul suivant : Avec la calculatrice on trouve : 12,61695761 On ne va pas écrire tout les chiffres donnés par la calculatrice. On regarde alors le nombre de chiffre significatif de chaque valeur. 123,40 5 chiffres significatifs 1,23 3 chiffres significatifs 12,03 4 chiffres significatifs Le résultat sera donné avec le nombre qui a le moins de chiffres significatif soit dans notre exemple 3 chiffres significatifs. On devra écrire 12,6 Autre exemple : Avec la calculatrice on trouve : 6,324 On ne va pas écrire tout les chiffres donnés par la calculatrice. On regarde alors le nombre de chiffre significatif de chaque valeur. 12,4 10 2 3 chiffres significatifs 5,1 10-1 2 chiffres significatifs Le résultat sera donné avec le nombre qui a le moins de chiffres significatif soit dans notre exemple 2 chiffres significatifs. On devra écrire 6,3 6
Activité 3 OBJECTIFS Exprimer une mesure en année lumière. Connaître l unité astronomique. 1- Propagation de la lumière La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. Dans le vide et dans l air, la valeur de la vitesse de la lumière est : (m/s). 2- L unité astronomique Les astronomes on créer une unité de mesure de distance : l unité astronomique (ua). Elle correspond à la distance Terre-Soleil et est égal a 150 million de kilomètres. 3- L année lumière L année lumière est la distance parcourue par la lumière, dans le vide en un an. Cette unité est bien adaptée à l ordre de grandeurs des distances en astronomie. Application : Monter qu une année lumière est égale à 9,46 10 15 mètres. Lorsque l on dit qu une étoile se trouve a 10 année lumière de nous, cela veut dire qu on la voit telle qu elle était, il y a dix ans, car la lumière émise par cette étoile a mis 10 ans pour nous parvenir. La lumière des objets lointains témoigne du passé de l univers : «voir loin, c est voir dans le passé». 7
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